CN87100115A - 抗静电地毯砖片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种抗静电即导电地毯砖片以及生产这种地毯砖片的方法，包括形成许多导电材料的分离式细柱，并在地毯砖片的背面和表面之间基本垂直地延伸。在非导电的厚背层上形成的导电细柱，为地毯表面到地面提供了一条导电通路。一种抗静电地毯，由固定在第一背层上的纤维状表面、背层上的导电预涂层、非导电背层和许多导电材料细柱如导电聚合涂料所组成，导电材料细柱从地毯砖片的背面延伸到非导电背层，并和导电预涂层或表面相连。

Description

地板复盖材料，例如地毯砖片，由于人员的走动以及家俱或其它物体在其上移动的结果，会促成静电荷的大量积累。积累在地板复盖材料上的静电荷突然放电会引起人员的不适，也可能导致计算机或其它电器设备失灵。静电的积累和释放通过下列方法可以降低到最小程度：从地毯的表面到导电地面之间提供一条导电通路，并保证地板表面材料的电阻，即体电阻和表面电阻，在规定的标准之内，例如计算机和电子产品制造商为保护敏感的电子计算机电子设备和微型集成电路设备所要求的标准。一般说来，这类标准要求表面电阻和体电阻的最小值为5×10⁵欧姆，最大值为2×10¹⁰欧姆。另外，对于安全来说，常常希望电阻最小值为10³至10⁴欧姆。

已经研制能防止静电荷形成或静电荷积累的地毯材料，特别是地毯砖片，允许静电荷的急剧耗散而对人员或设备没有危险;然而，迄今为止，这种地板复盖材料还不能完全令人满意。可以通过在地板复盖物的表面添加抗静电专用剂来生产抗静电地板表面材料，然而，这样的抗静电处理往往不是永久性的，还会改变地板复盖物的特性，而且在低湿度和相对湿度的情况下，通常不是非常有效。可以通过将导电纤维或纱线混合到地板复盖物为地毯砖片的表面，使纤维地板复盖物具有永久导电性或静电导电性。例如，这种导电纤维成份可以由精细的金属线或带有金属涂层的细线作为纱线，也可以由含碳的细线组成，例如混入非导电表面纤维或纱线中的充填有碳芯的纱线和纤维。这种永久性的保护既能使地毯表面在和人员及物体相互作用时具有低的静电产生率，也能使地毯表面具有导电性能。然而，导电纤维表面本身并不能确保足够的通过地毯表面的导电率，即合格的导电性能或体电阻率（也称为体积电阻率）。

在已经研制出的地毯砖片中，所产生的静电荷通过固定在第一背层上的混合在地毯纤维表面的导电纤维或纱线以及导电涂层和背层迅速释放。具体来说，这种导电涂层由聚合材料组成，例如混有象金属微粒或更具体地说胶状的磨碎的碳黑微粒之类的导电剂的苯乙烯-丁二烯乳胶，以提供较高的导电率。这种地毯砖片和其它地毯材料也需要一个相当厚的背层，以确保地毯砖片在尺寸上的稳定性和地毯砖片在使用时辅设的平坦性。各种不同种类的聚合材料都可以用做背层，然而，无规聚丙烯、沥青和聚氯乙烯树脂目前是用于商品化地毯砖片背层的最常用的材料。这些材料基本上是不导电的，因此不可能提供电荷到地面或地毯背面的良好通路。

一般说来，利用抗静电或导电剂，例如象碳黑微粒之类的颗粒性微粒加入到聚合背层材料中，其结果并非令人满意，因为理想的导电率或抗静电效果所需的碳黑数量明显地增加了粘度，另一方面往往影响了背层的化学特性。同样，利用其它抗静电添加剂，如金属脂肪酸盐、乙二醇及类似物，加入背层材料，常常改变背层的化学和机械性能，导致令人不满意的特性。例如，在地毯砖片的处理中，在固体沥青背层中使用硬脂酸盐，常常影响沥青的粘合质量，并进而降低沥青或如石灰石之类的沥青充填物背层材料的机械性能。地毯砖片及其制造方法已经在英国专利2057353    B中公布，1984年3月出版，这里可以作为参考。

因此，理想的是提供一种更有效的经改进的抗静电或导电的纤维表面和表面复盖材料，具体地说是一种有着经改进的导电率的地毯砖片，这种材料能避免原先工艺的表面材料和生产方法的缺点。

本发明涉及一种具有抗静电的或经改进的导电性能的纤维表面和表面复盖材料，同时涉及处理和使用这种材料的方法。具体地说，本发明是关于一种抗静电地毯砖片和制造、使用这种地毯砖片的方法，特别是在工业和办公室环境中使用，例如计算机和电子工业，以防止敏感的计算机及电子设备的损坏。

本发明的抗静电导电地毯或表面复盖材料包括纤维状表面和背层，其中有大量的导电材料细柱，从地毯背面通过背层，延伸到或延伸入地毯表面的底下，通过支柱型细柱的导电材料从地毯表层背面到地毯的背面提供了一条导电通路。

具体地说，本发明是关于一种抗静电地毯砖片，其中，地毯砖片具有一个纤维状表面和一个预涂层、纤维状表面固定在第一背层上，第一背层通常是无纺聚丙烯、聚脂、黄麻或玻璃纤维或其它用作第一背层的材料;预涂层在第一背层的背面，以助于固定纤维状表面。地毯包括一个相当厚的固体或泡沫或者两者混合的背层，背层可能由一层或数层组成，也可能包含有玻璃纤维薄层或其它尺寸稳定的薄层材料。作为一个可供选择的方案，一个第二背层，例如聚酯或其它薄层材料，被固定在背层的背面上。

地毯砖片包含有许多分隔的导电材料细柱，细柱在背层上形成，从地毯砖片的背面延伸到，通常延伸入预涂层和第一背层的背面，从表面的背部到地毯的背面形成一条导电通路，以便增强导电率并提供经改进的传导性能，即少于每平方1×10¹⁰欧姆的体电阻率，一般是1×10⁶欧姆成更低。

下述方法并非必须，但是最理想的，即抗静电地毯砖片也可以在背面包含一层或多层导电材料，例如一个薄涂层成窄条，连接地毯砖片背层的导电细柱，通常横跨地毯砖片的整个背面，以形成一条与布满地毯砖片背面的细柱分隔的端部相连的导电窄条。导电层成窄条也可以由将地毯固定在地板上的导电粘合层构成。

在一个更具体和更佳实施例中，本发明的抗静电地毯由一种地毯砖片组成，其中，纤维性表面包含导电纤维或纱线，预涂层具有导电性能，即包含有碳微粒或金属微粒或其它抗静电添加剂，导电细柱的一端延伸入预涂层，另一端通常垂直地延伸到地毯背面，并和地毯背面的导电窄条相连。由于背层通常是非导电的或者并非理想的导体，导电或抗静电添加剂事实上被用来专门加到地毯表面，或者混入到背层以及地毯中所使用的任何薄层材料中，因此，大量沿地毯每隔一定尺寸均匀分布的导电材料细柱提供了一条有效的通向地面的导电通路。

通过使用具有象聚酯、尼龙或类似物的合成纤维的纤维状表面的地毯砖片，提供了一种适用于计算机和电子工业的抗静电和有效导电的地毯，其体电阻率少于每平方约1×10⁸欧姆。这种地毯包含一种针孔状、聚合连接或其它团状的纤维，其纤维状表面包含一些不锈钢细丝或碳芯合成纱线，使地毯表面具有导电性。这种不锈钢细丝可以加上涂层以增加导电率，也可以组成充填有碳的聚合纤维，例如，每支导电纱线中，在不导电纤维中加入6-12根导电纤维。这种地毯砖片也可包括一个如无纺聚丙烯之类的第一背层，导电预涂层，例如苯乙烯-丁二烯乳胶层，被用来帮助将纤维固定在第一背层上。为了使薄的预涂层具有导电性，乳胶预涂层可以包含适当数量的碳微粒，例如，每平方码5至40盎司，并具有通常少于每平方1×10⁸欧姆的导电率。

地毯砖片也包括一个相当厚的固体聚合物背层，例如沥青背层或沥青充填混合物背层，作为一个例子，使用石灰石细小微粒，每平方码10至150盎司，或更精确地说，每平方码30至120盎司。作为一个可供选择的方案，背层也可以包含有玻璃纤维或者合成纤维织物，以保证地毯砖片在尺寸上的稳定性。沥青或石灰充填沥青以及其它聚乙烯背层基本上是不导电的。地毯砖片在其背面通常包含有第二背层，例如纺织聚脂层，以便地毯砖片可以容易地固定在地上或铺在设备的表面。

本发明的地毯砖片包括一系列导电材料的固体细粒，一般是导电涂料型聚合材料，例如含有细小碳粒的水基和挥发性有机溶剂基涂料。地毯上的导电涂料细柱从通常是导电的预涂层，或者从第一背层的背部延伸到地毯的背面，也可能是延伸到第二背层的背面。虽然细柱的分布形式可以改变，但一般是分隔的并排成一直线，大体上横跨地毯砖片的长度，即从一边到另一边，间隔排列，例如1至6英寸，更普遍的是1/2至2英寸。并非必须但作为最佳方案，在第二背层背面延伸的导电材料细柱的直线间隔的端部，可以由薄的导电窄条相连接，例如含有碳黑微粒、SBR乳胶或导电涂料的涂层窄条。导电涂层或窄条一般应该横跨地毯砖片的整个表面并且连接细柱的端部，这些细柱在地毯砖片的背面形成支柱，并延伸到地毯砖片的边缘。除了涂层窄条以外，到地面的导电通路可以包括用来将地毯背部固定在地板上的导电粘合剂。在用于计算机房或装有电子设备的房间里时，本发明的地毯砖片提供了增强的体电阻率，即每平方1×10⁸欧姆或小于1×10⁸欧姆，通常为1×10⁶欧姆或小于1×10⁶欧姆，并促使静电荷从导电纤维表面，通过导电预涂层、在非导电厚背层中的导电细柱、导电窄条或细柱背面的涂层，到达地面，迅速释放。在需要的地方，地毯砖片整个背面包含有直线、Z型线、基本不均匀或均匀分布的细柱;在需要高抗静电型地毯砖片的场合，可以用一个或多个导电窄条或栅状结构的导电窄条连接这些细柱。

用于背层的聚合材料包括各种类型的热熔或热塑型聚合材料。包括，但不局限于，沥青、氯乙烯树脂、无规聚丙烯、尿烷和乙烯-醋酸盐树脂。这些聚合物可以含有各种添加剂，如增塑剂、防燃剂、固化剂、粘度指数添加剂等等，以及充填材料，如滑石、石灰石、硅藻土等等。所用的沥青包括一种从石油中提取的沥青或一种不是从石油中提取的沥青材料，这种沥青材料不含致癌的煤焦油衍生物，适合于用作热熔型地毯背层材料。

本发明也包括制造抗静电即导电表面复盖物如具有纤维状表面的地毯砖片的制造方法，这种方法包括形成许多分隔的导电材料细柱，为导电含碳聚合涂料。从背层的背面延伸到预涂层或进入地毯材料的第一背层的背面，这样就从表面复盖材料的表面到背面提供了一条导电通路，并提供了经改进的体传导性能。用一个或多个锥状或针状部件刺穿背层，可以特别容易地形成导电材料细柱，锥状或针状部件上带有用来在背层上注入和形成上述导电细柱的导电材料。例如，在固定于旋转轮或往复式部件上的一个或多个锥状部件上涂上导电干燥液，为含碳导电涂料，然后将固定长度的锥状或针状部件穿透背层的背面，使其延伸入预涂层或地毯砖片第一背层的背面，当针状或锥状部件撤去，在贯穿洞中，导电材料注入成细柱，这样导电细柱就形成了。通常在针状或锥状部件撤出以后，部件被重新涂上导电材料并再次被用来穿透背层的背面。一般说来，使用含有许多锥状或针状部件的旋转轮，细柱以固定的间隔形成，直线地布满地毯砖片的整个背面。

本方法也包括用导电涂层、窄条或粘合剂复盖地毯砖片的背面，以连接背面的细柱端部。一般说来，涂层可能只包括一窄条，连接地毯砖片背面细柱的端部，当然，如果令人满意的话，最好是一导电涂层，在第二背层安装之前或之后，复盖在整个地毯背面或一部分。在一种操作方法中，地毯砖片带有提花式纤维状表面，一个带有能伸入预涂层固定长度的针状部件的旋转轮随着支撑带上的地毯的横向运动而旋转，针状部件以固定的格式穿透背层的背面，在针状部件贯穿、撤出以后，导电涂料注入贯穿洞中，针状部件表面重新涂料，上述工序重复。由于导电涂料含有碳黑微粒，通常是黑色的，针不应刺穿地毯表面，以免表面纤维被污染。

本发明的抗静电导电表面复盖物，具体来说是地毯砖片，以及处理方法，避免了原先工艺所带来的许多困难，提供了一种具有固体非导电背层和改进的电阻率的高级表面复盖物，更具体地说是地毯砖片。

本发明只是作为抗静电地毯砖片处理过程的有关例子加以描述，然而，应该认识到，本发明同样适用于各种抗静电表面复盖材料的处理，熟悉工艺的人员可以根据所举的实施例进行不同的改进、改变、完善和增加，但全部属于本发明的精神和范围。

图1是本发明的导电地毯砖片处理方法的局部原理图;以及

图2是图1的地毯砖片的背部平面图。

略图说明了支撑带上的有着簇状纤维表面，例如尼龙或其它合成聚合物的地毯砖片10，纤维表面与导电纱线14交织。纤维14被固定在聚脂第一背层上，并通过使用含有导电碳黑微粒的导电预涂层SBR树脂乳剂层18将其固定。沥青石灰石背层20固定在预涂层18上，而例如象聚酯纤维的第二背层22固定在沥青背层20的背面。

图1更具体地显示出，旋转轮24安装在放在移动支撑带12上的地毯砖片10的上方，在旋转轮的园周上有许多均匀分隔的锥状或针状部件26。一个由多孔泡沫材料组成的滚筒式泡沫涂料器28，安装得旋转通过一个装有导电液体涂料32的凹槽。支撑带12上的地毯砖片10的向前运动带动有着锥针26的旋转轮24绕其轴自由转动。在轮24转动时，锥针刺进从凹槽30中浸透了导电液体32的多孔泡沫层28，致使锥针26的外表涂上涂料。支撑带上的地毯砖片10的运动带动锥针刺入地毯砖片10的背面。端部涂有导电液体的锥针刺穿第二背层22、沥青层20、延伸到导电预涂层18，在锥针撤出时，导电涂料注入贯穿孔中，形成导电细柱32。导电细柱提供了从导电涂层18到第2背层22的背面的导电通路。

轮子的旋转在地毯砖片10的整个背面到预涂层固定深度形成许多按预定间隔直线排列的导电材料细柱32，其长度取决于背部涂层和预涂层的厚度，从30密耳到150密耳，更详细地说，从60到120密耳。图2更详细地显示，导电层，例如导电涂料，被复盖在地毯10的背面以形成一条横跨地毯砖片整个背面的干燥的导电窄条34，连接第二背层上的细柱32的端部。

经过如图1和图2处理的地毯被用来铺在地上，如果需要的话，可以与地线相连接或用导电粘合剂粘在地上，但是更普遍的是简单地铺在地面上。因此，在使用时，任何积累在地毯表面14上的静电荷通过表面14的导电纤维、导电预涂层和各个细柱32，传到窄条34和地面。

本发明的经改进的地毯砖片和方法已经在特定的实施例中加以描述，但是，并不一定要求地毯的纤维状表面能够导电或预涂层能够导电，这取决于所要求的导电率。因为通过背层延伸到或延伸入预涂层或第一背层的导电材料细柱的形成常常是令人满意的，恰恰允许导电通路穿过地毯砖片的表面厚度;在厚背层由非导电材料组成，事实上作为表面复盖材料的绝缘体，例如沥青成充填石灰石沥青的情况时，导电细柱特别有用。

Claims (37)

1、一种制造抗静电即导电表面复盖材料的方法，其特征在于，这种表面复盖材料由固定在第一背层上的纤维状表面层和带有背部面层的非导电背层组成，该方法包括形成大量的分隔的导电材料细柱，并从背层的背面延伸到第一背层，从表面复盖材料的纤维状表面到背层的背面提供一条静电荷的导电通路，获得具有经改进的低电阻的表面复盖材料。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于它包括用带有导电材料的细锥状部件刺穿背层和细锥状部件从背层撤出，以便在背层形成导电材料细柱。

3、根据权利要求2的方法，其特征在于细锥状部件上带有一层液体导电涂料，涂料中含有导电碳黑微粒或金属微粒。

4、根据权利要求1的方法，其特征在于纤维状表面包含有导电纤维表面材料。

5、根据权利要求1的方法，其特征在于表面复盖材料包括第一背层背面的导电预涂层，该方法包括形成细柱，并从背层的背面延伸到导电预涂层。

6、根据权利要求1的方法，其特征在于它包括用一导电层将背层背面的许多导电材料细柱的端部连接起来。

7、根据权利要求6的方法，其特征在于它包括在背层的背面复盖一导电窄条，连接背层背面的导电材料细柱，从许多导电材料细柱到窄条和安装表面复盖材料的地面形成一条导电通路。

8、根据权利要求1的方法，其特征在于背层是从一组由氯乙烯树脂、沥青、无规聚丙烯、乙烯醋酸盐树脂和聚氨基甲酸酯组成的聚合材料中选择出来的。

9、根据权利要求1的方法，其特征在于包括将导电表面复盖材料固定到采用导电粘合剂的衬底上。

10、一种由权利要求1所述方法制造的抗静电表面复盖材料。

11、一种制造导电地毯砖片的方法，其特征在于这种地毯砖片由固定在第一背层后面的导电预涂层和固定在预涂层上并有一背部面层的相当厚的非导电绝缘型背层所组成，该方法包括形成许多分隔式导电材料细柱，并从背层的背面延伸到导电预涂层，从导电预涂层到背层背面提供了一条导电通路，并获得经改进的导电性能的地毯砖片。

12、根据权利要求11的方法，其特征在于它包括用带有导电液体材料的锥状部件刺穿背层，因此导电材料形成上述细柱。

13、根据权利要求11的方法，其特征在于它包括在一个或多个锥状部件上涂上导电液体材料，用涂有导电液体材料的锥状部件刺穿背层的背面，在贯穿洞中注入导电液体并形成上述细柱，以及从背层中撤出锥状部件。

14、根据权利要求11的方法，其特征在于它包括移动地毯砖片的背面，以便旋转轮表面上的许多分隔的锥状部件能刺穿其背面;在锥状部件的外表面涂上导电液体涂料;通过上述旋转轮的旋转将涂有液体的锥状部件刺入地毯背层的背面，在背层的背面形成许多分隔的延伸到预涂层的贯穿孔，并将上述液体注入到贯穿孔中，随着轮子的旋转，撤出无涂层的锥状部件以准备下一步上涂料和穿刺。

15、根据权利要求11的方法，其特征在于上述细柱大体上横跨地毯砖片的整个背面，以一条直线排列。

16、根据权利要求11的方法，其特征在于上述细柱大体上横跨地毯砖片的整个背面，以直线形式排列，相隔1/2至4英寸。

17、根据权利要求11的方法，其特征在于地毯的纤维状表面含有导电细丝，形成导电纤维表面。

18、根据权利要求11的方法，其特征在于地毯砖片的纤维状表面经过一种抗静电添加剂的特殊处理，形成导电纤维表面。

19、根据权利要求11的方法，其特征在于它包括在地毯砖片的背面加上一导电层，把背层背面上的细柱端部连接起来。

20、根据权利要求11的方法，其特征在于它包括大体上以直线形式和固定间隔横跨或大体上横跨整个地毯砖片背面的许多上述细柱，以及在上述细柱上直线延伸到地毯砖片的两端的导电薄窄条。

21、根据权利要求11的方法，其特征在于导电涂层由含碳黑的聚合层组成。

22、根据权利要求11的方法，其特征在于它包括固定在背层背面的第二背层。

23、根据权利要求11的方法，其特征在于背层是从一组由氯乙烯树脂、沥青、无规聚丙烯、乙烯醋酸树脂和聚氨基甲酸酯组成的聚合材料中选择出来的。

24、根据权利要求11的方法，其特征在于它包括在移动式支撑带上支撑地毯砖片的纤维表面;在带有许多分隔的锥状部件的轮子下面，移动支撑着的地毯砖片，与轮子的园周相接触，轮子能绕其轴旋转;随着轮子的转动，锥状部件刺入背层的背面，到达预涂层的规定深度;按顺序在锥状部件上涂上导电液体涂料，在地毯移动过程中用锥状部件刺入背层的背面，形成许多不连续的间隔的细柱，并从地毯砖片的背层撤出锥状部件;在导电液体注入贯穿孔中以后，在撤出的锥状部件的表面涂上导电材料，以便随着轮子的旋转，重新刺入背层。

25、一种由权利要求11所述的方法制造的导电地毯砖片。

26、一种由权利要求7所述的方法制造的导电地毯砖片。

27、一种具有经改进的导电性能的纤维地板复盖材料，其特征在于，这种地板复盖材料由下列部分组成：

a）纤维状表面材料;

b）第一背层，固定在第一背层上的纤维表面材料;

c）由电绝缘型背层材料构成的并带有背部面层的相当厚的背层;以及

d）许多导电材料细柱，大体上从背层的背面延伸到并延伸入第一背层的主要区域，形成了从地板表面复盖材料的纤维表面的背面到背层背面的导电通路，上述细柱间隔排列并且大体上与纤维状表面层的表面垂直地延伸。

28、根据权利要求27的材料，其特征在于它包括带有沥青背层的地毯砖片。

29、根据权利要求27的材料，其特征在于纤维状表面材料中含有导电细丝。

30、根据权利要求27的材料，其特征在于它包括第一背层上的导电预涂层，以助于把纤维状表面固定在背层上，上述细柱延伸入导电预涂层。

31、根据权利要求27的材料，其特征在于上述细柱以1/2至4英寸间隔的方式大体上横跨地板复盖材料背面的整个长度。

32、根据权利要求27的材料，其特征在于它包括固定在背面的第二背层。

33、根据权利要求27的材料，其特征在于它包括背层背面的导电粘合层，以提供连接上述背层上的细柱到地面的导电通路。

34、根据权利要求27的材料，其特征在于它包括连接背层背面上的许多导电细柱的导电涂层窄条。

35、根据权利要求27的材料，其特征在于背层是从一组由氯乙烯树脂、沥青、无规聚丙烯、乙烯醋酸树脂和聚氨基甲酸脂组成的聚合材料中选择出来的。

36、根据权利要求27的材料，其特征在于具有小于约每平方1×10欧姆的体电阻率。

37、一种具有约为每平方1×10⁸欧姆或小于1×10⁸欧姆的电阻率的抗静电地毯砖片，这种地毯砖片由下述部分组成：

a）导电纤维状表面材料;

b）第一背层，固定在第一背层上的纤维状表面材料;

c）固定在第一背层上的导电预涂层;

d）带有背面的电绝缘聚合背层;

e）许多间隔排列的固体导电材料的细柱，大体上从背层背面通过背层，预涂层垂直延伸到地毯砖片的表面，提供了一条从预涂层到背层背面的导电通路。

f）固定在背层背面的第二背层;以及

g）第二背层上的导电涂层，连接背面上的许多细柱端部，提供一条从导电纤维表面，通过导电预涂层和上述细柱到地面的导电通路。

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